專利名稱：醫用護理床自動控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種用于控制醫用護理床運動的自動 控制器。
背景技術：
醫用護理床是一種床面板按照人體關節被分成多個模塊的床，它包括上身、左右大 臂、左右小臂、左右大腿、左右小腿、左右腳掌等，這些床板的運動是由電機或者液壓 缸來驅動，實現各個模塊圍繞某個軸抬起或下降運動，從而實現病人身體的運動。電機 或控制液壓缸方向的電磁閥的控制信號就是由自動控制器發出。通常對床板運動的運動 角度和時間有一定的要求以使病人感到舒適。通常醫用護理床控制器，現在已有醫用護 理床控制器的相關報道，主要有如下三種情況 一種是采用繼電器和開關電路的組合電 路實現，該方法需要護理人員長時間監守，而且運動角度是通過目測實現，精度很低。 一種是采用傳統51單片機，該方法在床板模塊數目比較多時，對大規模的角度信息的采
集和處理很難達到實時性要求。 一種是采用PLC實現，在床板模塊數目增加時，所需要 的I/O資源增多，成本升高，性價比降低。在操作方法上還沒有出現采用遙控器通信方
式實現控制的，僅僅通過操作面板的少數按鍵，控制模塊數目少、功能單一、人機界面 單調。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠使用遙控器按鍵操作方式實現對醫 用護理床床板模塊數較多時的角度和時間高精度、高實時性的自動控制。本實用新型能 夠通過遙控器設定各個床板運動的角度范圍、運動時間、間歇時間、運動總時間等參數， 能夠存儲顯示這些參數，并控制各床板在設定的參數下進行運動，對床板狀態進行顯示。
為此，本實用新型采用如下技術方案
一種醫用護理床自動控制器，用于控制多路床板在設定角度和時間參數范圍內運動， 包括由第一微處理器、角度信息測量電路、控制信號輸出接口電路構成的控制板，所述 角度信息測量電路與第一微處理器的輸入接口相連，用于測量各個床板所在的角度信息，
所述第一微處理器通過控制信號輸出接口電路輸出控制信號；其特征在于，所述醫用護
理床自動控制器還包括遙控器，所述遙控器包括第二微處理器以及與其相連的液晶顯示器、用于存儲每路床板的角度和時間信息的存儲器和鍵盤接口電路，所述的第二微處理 器與第一微處理器之間通過有線或無線通信方式傳輸數據，用于選擇床板的運動模式，
并通過向第二微處理器發送命令來控制各路床板的運動。
作為進一步的實施方式，本實用新型的醫療護理床自動控制器，第一微處理器為 C8051F020單片機，第二微處理器為C8051F005單片機；控制信號輸出接口通過包括依 次相連的并行口擴展芯片、光電隔離器件和繼電器；液晶顯示器為LCM12864。
與現有其他技術相比，本實用新型具有如下優點
1、 操作方便，界面直觀友好采用遙控器按鍵操作實現對床板的控制，提供液晶顯
示器顯示各項參數，對油泵和鍵盤狀態，各個床板運動方式狀態信息以直觀的圖標進行顯示。
2、 可控制的床板模塊數多，實時性好。實現了多達19個單元的自動控制，可同時 運動的單元數達3個。
3、 功能多，可擴展性強。可對床板的運動角度和時間進行自動運動控制，可通過按 鍵調節床板到某個角度后停止運動，實現病人以最佳姿勢休息。除了床板運動功能，還 增加了解便后的溫水沖洗、烘干以及食品供應等功能。可以擴展更多的被控對象，性價 比高。
圖1醫療護理床自動控制器硬件結構組成圖。
具體實時方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。
參見圖1，本實用新型采用CYGNAL公司的C8051F020單片機作為醫療護理床自動控 制器的核心器件，其外圍電路由角度信息測量電路、輸入輸出接口擴展電路、控制信號 輸出接口電路組成。通過UART1與遙控器進行通信，接收來自遙控器的命令并進行相關 控制。遙控器以CYGNAL公司的C8051F005作為微控制器，其外圍電路由液晶顯示接口電 路、存儲電路和矩陣鍵盤接口電路組成。下面分別對各個電路模塊進行詳細說明。
單片機由于需要對多路床板的角度進行實時測量并做出電機或電磁閥正轉或反轉 的決策，對單片機的指令執行速度要求較高。本實用新型采用SOC單片機C8051F020是 集成的混合信號片上系統采用概況單片機的主要原因是其CIP-51內核強大的指令處理能 力能夠滿足實時采集大規模數據的要求，另外，片內集成了1個8路8位，1個8路12 位的ADC， 64KB的Flash存儲器，4KB的XRAM和各種總線接口 ，減少掃了外圍電路的擴展，增強了控制器工作穩定性和可靠性。
角度信息采集電路角度信息來自角度傳感器，該傳感器安裝在床板的轉軸上，與 轉軸的運動保持同步。采用單片機片內A/D采集角度，單片機片內帶有一個8路8位ADC0 和一個8路12位ADC1,采用內部電壓2. 4V作為參考電壓，能滿足角度精度要求。
控制信號輸出接口電路從單片機輸出的信號驅動能力有限，因此8255輸出的信號 送入SN74LS240，其驅動電流高達150mA，大大增強了單片機的帶負載能力。SN74LS240 輸出到光電耦合器件，光電耦合器件使單片機與外部強電控制電路隔開，抑制干擾源， 提高了控制器的抗干擾能力，為了實現19個單元的正反轉控制，需要進行I/O 口的擴展， 以彌補單片機I/0 口的不足，本實用新型采用并行口擴展芯片8255，用于對多路床板的 正反轉控制。
液晶顯示接口電路本實用新型的遙控器要對參數和各種狀態進行顯示，每一屏所 需顯示的信息較多，因此液晶顯示器選用LCM12864，它是128行64列的點陣液晶模塊， 根據所需顯示內容和屏幕大小，設計漢字為16*16，圖標為16*8。該器件工作電壓為5V， 單片機為3. 3V，因此在液晶顯示器的數據總線接10K的上拉電阻。
存儲器本實用新型對數據保存要求較高，存儲在存儲器中的數據必須保證在控制 器關機或掉電后數據不丟失，開機后數據能自動裝入內存，并能滿足頻繁讀寫和長期保 存的要求。根據以上要求，選擇Ramtron公司的新一代鐵電存儲器FM24C64，它完全滿足 要求，FM24C64與單片機之間的數據傳輸的通信協議為I2C總線協議。
鍵盤接口電路由于按鍵比較多，為了節省I/0資源，鍵盤接口電路采用矩陣結構， 用P2口作為行線，P1.5，1.7作為列線，并接10K上拉電阻。
通信接口由于通信距離較短，通信數據較少，因此作為最佳實施方式，本實用新 型直接用片內UART完成通信即可滿足系統要求。在實際應用中，遙控器與控制板之間還 可以通過分別采用如紅外通信之類的無線通信方式實現數據傳輸。
在系統軟件設計方面，采用結構化、模塊化的設計技術，對于控制板，根據其功能 將軟件分為主程序、上電后各路床板歸位到零度角度的初始化子程序、串口發送子程 序、串口接收中斷子程序、定時器O中斷服務子程序、角度采集子程序、自動運動處理 子程序、手動運動處理子程序。
對遙控器，根據其功能將軟件分為串口發送子程序、串口接收中斷服務子程序、鍵 盤掃描子程序、按鍵識別子程序、k值處理子程序、I2C讀寫子程序、I2C中斷服務子程 序、液晶屏讀、寫子程序。
系統抗干擾設計分別從硬件和軟件兩個方面采取抗干擾措施。
硬件方面通過抑制干擾源(比如在電源輸入端口和模擬輸入通道增加濾波電路)、切斷干擾途徑(比如在布線時模擬和數字信號線分開走線，晶振盡可能靠近單片機的晶 振輸入引腳，避免高頻信號線下方走線)和提高寧感元件(比如在每個IC的電源和地引 腳處加0. luF的濾波電容)的抗干擾能力三方面來提高系統抗干擾能力。
軟件抗干擾措施主要有，對于因干擾或掉電引起的控制器復位，可以通過査詢單片 機中的特殊功能寄存器RSTSRC來進行故障診斷并做出相應處理。對于一些重要的指令， 為防止被干擾信號修改，可以設計成定時掃描模塊，使其在整個程序運行中反復執行。 對于因干擾而使程序進入非指令區域或死循環狀態，采用"看門狗"技術，在指令執行 周期內進行喂狗，當程序進入死循環，沒能及時喂狗，則產生復位信號，使程序重新執 行。
本控制器的工作過程如下遙控器向控制板發送命令，控制板接收命令后進行解析 并執行。
遙控器的按鍵功能介紹如下
翻屏按鍵每一屏對應于醫療護理床的一個模塊，翻到每一屏，液晶顯示器將當前 屏幕號所對應的床板信息從存儲器中讀出并顯示在液晶屏上，這些參數包括運動低角度、 高角度、運動時間、間歇時間、運動總時間。
低角度增加、減少，高角度增加、減少，運動時間增加、減少，間歇時間增加、減 少，運動總時間增加、減少按鍵可以對當前顯示的屏幕進行參數的修改。
存儲按鍵每按下一次，就把當前屏幕的參數存儲到鐵電存儲器中。
自動命令發送鍵按下奇數次，遙控器將當前屏的參數發送到控制板，使其執行自 動運動命令同時在顯示器上顯示一個小手圖標作為自動命令開啟標志；按下偶數次，則 發送自動運動停止命令。小手圖標隨即消失，作為自動運動命令結束標志。
油泵開啟、關閉按鍵按下奇數次表示油泵開啟，并顯示油泵圖標作為開啟標志。 按下偶數次時關閉油泵，油泵圖標也消失，作為油泵關閉指示。
所鍵組合按鍵奇數次按順序按下兩個組合鍵，鍵盤被鎖定，并在液晶屏上顯示鎖 頭圖標。偶數次按順序按下兩個組合鍵，鍵盤解鎖，鎖頭隨即消失，表示開鎖狀態。手 動向上、向下命令按鍵，在油泵開啟時，按下手動向上或向下按鍵，將向控制板發送命 令，控制對應床板作向上或者向下的運動，直到該按鍵抬起，則執行停止命令。
權利要求1. 一種醫用護理床自動控制器，用于控制多路床板在設定角度和時間參數范圍內運動，包括由第一微處理器、角度信息測量電路、控制信號輸出接口電路構成的控制板，所述角度信息測量電路與第一微處理器的輸入接口相連，用于測量各個床板所在的角度信息，所述第一微處理器通過控制信號輸出接口電路輸出控制信號；其特征在于，所述醫用護理床自動控制器還包括遙控器，所述遙控器包括第二微處理器以及與其相連的液晶顯示器、用于存儲每路床板的角度和時間信息的存儲器和鍵盤接口電路，所述的第二微處理器與第一微處理器之間通過有線或無線通信方式傳輸數據，用于選擇床板的運動模式，并通過向第二微處理器發送命令來控制各路床板的運動。
2. 根據權利要求1所述的醫用護理床自動控制器，其特征在于，所述控制板上的第一微 處理器為C8051F020單片機。
3. 根據權利要求1所述的醫用護理床自動控制器，其特征在于，所述遙控器上的第二微 處理器為C8051F005單片機。
4. 根據權利要求1所述的醫用護理床自動控制器，其特征在于，所述控制信號輸出接口 通過包括依次相連的并行口擴展芯片、光電隔離器件和繼電器。
5. 根據權利要求1所述的醫用護理床自動控制器，其特征在于，所述遙控器中的液晶顯 示器為LCM12864。
專利摘要本實用新型屬于醫療器械技術領域，涉及一種用于控制多路床板在設定角度和時間參數范圍內運動的醫療護理床自動控制器，包括由第一微處理器、角度信息測量電路、控制信號輸出接口電路構成的控制板，所述角度信息測量電路與第一微處理器的輸入接口相連，用于測量各個床板所在的角度信息，所述第一微處理器通過控制信號輸出接口電路輸出控制信號；所述醫療護理床自動控制器還包括遙控器，所述遙控器包括第二微處理器以及與其相連的液晶顯示器、用于存儲每路床板的角度和時間信息的存儲器和鍵盤接口電路。本實用新型能夠實現對醫療護理床床板模塊數較多時的角度和時間高精度、高實時性的自動控制。
文檔編號A61G7/002GK201230940SQ20082007390
公開日2009年5月6日 申請日期2008年2月25日 優先權日2008年2月25日
發明者呂長青, 姚銀花, 王金海, 羽 鄭 申請人:天津工業大學